DE3705689A1 - Kuehlsystem fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine, bei dem um Gebläseflügel herum ein­ stückig ein Ring ausgebildet ist.

Gemäß Fig. 12 und 13 hat ein typisches Kühlgebläse eine mit einem Leistungsaufnahmeelement gekuppelte Nabe 1 und mehrere Gebläseflügel 2, die radial von dem Außenumfang der Nabe 1 nach außen stehen. Bei dieser Gestaltung beste­ hen einige Mängel. Als erstes strömt gemäß Fig. 12 Kühlluft durch einen Zwischenraum 4 zwischen den Enden der Flügel 2 und einer Ummantelung 3. Diese Gegenluftströmung A bewirkt eine Verringerung der Kühlluftmenge. Als zweites wird gemäß Fig. 13 um die Enden der Flügel 2 herum eine Wirbelluftströmung B hervorgerufen. Diese führt zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung.

In der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 52 11 203 ist ein verbessertes Kühlsystem beschrieben, bei dem ein Kühl­ gebläse von einem Ring 5 umschlossen ist (s. Fig. 14). Dieses Kühlsystem, und zwar insbesondere das in Fig. 15(A) und 15(B) dargestellte, ist leicht herzustellen und einzu­ bauen. Bei diesem System hat der Ring 5 eine schwache Krümmung von einem zylindrischen Abschnitt bis zu einem Bereich maximalen Durchmessers, welcher 1,0- bis 1,3-mal größer als der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts ist. Ferner überlappt die Ummantelung 3 mit dem Kühlgeblä­ se mit oder ohne Ring um die halbe oder die ganze axiale Breite des Gebläses.

Es wurden auch verschiedenerlei Versuche unternommen, die Geräuschentwicklung zu verringern. Es wird beispielsweise auf die japanische Gebrauchsmusteranmeldung 60 21 518, die JP-OS 56 56 926 und die japanische Gebrauchsmusteranmeldung 50 58 305 hingewiesen. Bei diesen Kühlssystemen nach dem Stand der Technik sind an Kühlgebläsen angebrachte Ringe glockenförmig gestaltet. Es wurde festgestellt, daß hin­ sichtlich der Verringerung der Geräuschentwicklung ein solcher glockenförmiger Ring wirkungsvoller ist als der vorangehend genannte. Es ist jedoch ersichtlich, daß es bei einem derartigen glockenförmigen Ring erforderlich ist, einen Kühler um 15 bis 20% zu vergrößern.

Bei dem Entwurf eines Kühlsystems wird zuerst ein Kühler so bemessen, daß eine bestimmte Wärmemenge abgegeben wird. Dann wird eine bestimmte Art von Kühlgebläse festgelegt, das eine bestimmte Luftströmung über dem Kühler ergibt. Wenn die Abmessungen des Kühlers festgelegt sind, hat ein Gebläse mit einem glockenförmigen Ring einen um 10 bis 20% kleineren Durchmesser als ein Gebläse mit einem Ring in der üblichen Form. Es wurde experimentell festgestellt, daß das erstere einen Luftstrom liefert, der nur 58 bis 77% des Luftstroms des letzteren Gebläses ist. Um mit dem ersteren Gebläse einen gleichstarken Lufstrom wie mit dem letzteren zu erhalten, muß bei dem ersteren Gebläse die Drehzahl 1,3- bis 1,7-mal größer sein als diejenige bei dem letzteren. Dies führt jedoch zu einer beträchtlichen Steigerung der Geräuschentwicklung. Ferner ist auch anzu­ merken, daß das Anbringen des ersteren Gebläses an einem Fahrzeug umständlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, das eine Ge­ räuschverringerung in einem beträchtlichen Ausmaß ermög­ licht.

Ferner soll mit der Erfindung ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine geschaffen werden, das leicht an einem Fahrzeugteil anzubringen ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Kühlsystem mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufge­ führten Merkmalen gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlsystems ist in dem Patentanspruch 2 aufgeführt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu­ tert.

Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Kühlsystems.

Fig. 2 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Seiten­ ansicht des Kühlsystems nach Fig. 1.

Fig. 3 ist eine der Fig. 2 gleichartige Ansicht und veran­ schaulicht die Dimensionierung eines Kühlgebläses.

Fig. 4 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte ver­ größerte Seitenansicht des Gebläses.

Fig. 5 ist eine grafische Darstellung von Geräuschpegeln in bezug auf Werte D ₂/(D ₁ + 2C).

Fig. 6 ist eine der Fig. 4 gleichartige Ansicht, zeigt jedoch die Form eines Rings mit einem kleinen Wert R/D ₁.

Fig. 7 ist eine der Fig. 4 gleichartige Ansicht, zeigt jedoch die Form eines Rings mit einem großen Wert R/D ₁.

Fig. 8 ist eine grafische Darstellung von Geräuschpegeln in bezug auf Werte R/D _1.

Fig. 9 ist eine grafische Darstellung von Geräuschpegeln in bezug auf Werte t/B.

Fig. 10 ist eine grafische Darstellung von Geräuschpegeln in bezug auf Luftdurchsatzwerte.

Fig. 11 ist eine grafische Darstellung von Geräuschpegeln in bezug auf Frequenzen.

Fig. 12 ist eine schematische Ansicht, die eine Gegenluft­ strömung um Flügel eines herkömmlichen Gebläses herum zeigt.

Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Wirbel­ luftströmung um einen Flügel eines herkömmlichen Gebläses herum zeigt.

Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht eines herkömmli­ chen Gebläses mit einem daran einstückig ausgebildeten Ring.

Fig. 15(A) und 15(B) sind jeweils Seitenansichten des in Fig. 14 gezeigten Gebläses, die eine typische Luftströmung durch das Gebläse zeigen.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 hat eine Maschine 6 eine (nicht gezeigte) Kurbelwelle, deren Drehbewegung über einen Riemen 7 zu einer Riemenscheibe 8 und einer Eingangswelle einer Viskoseflüssigkeitsverbindung bzw. -kupplung 9 über­ tragen wird. Diese Drehbewegung bewirkt eine Drehung eines Gebläses 10 in einer vorbestimmten Richtung. Das Gebläse 10 ist mit einem Zwischenabstand C von einer Ummantelung 11 umgeben. Dieser Zwischenraum dient als Luftkanal. Das Gebläse 10 ruft einen Luftstrom über einen Kühler 12 hervor und leitet dann die Luft in einer nach außen und hinten weisenden Richtung, wie es durch einen Pfeil C dargestellt ist. Um das Gebläse 10 herum ist einstückig ein Ring 13 mit einem nach außen zu gebogenen Umfangsrand ausgebildet.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Relativan­ ordnung des Gebläses 10 mit dem einstückigen Ring 13 und der Ummantelung 11. Im einzelnen wird nach Fig.3 ein Wert D ₂/(D ₁ + 2C) im Bereich von 0,97 bis 1,04 festgelegt, ein Wert R/D ₁ im Bereich von 0,05 bis 0,08 festgelegt und ein Wert t/B im Bereich von 0,17 bis 0,70 festgelegt. Wenn der maximale Ringdurchmesser D ₂ 470 ist, der Durchmesser D ₁ einen zylindrischen Abschnitt des Rings 410 ist, ein Krüm­ mungsradius R des Rings 30 ist, die axiale Ringbreite B 70 ist und die Länge t der Überlappung zwischen dem Ring und der Ummantelung 30 ist, betragen D ₂/D ₁ + 2C ungefähr 1,02, R/D ₁ ungefähr 0,073 und t/B ungefähr 0,43. Wie aus der Fig. 10 ersichtlich ist, ergibt das Gebläse mit dem ein­ stückigen Ring eine wirkungsvollere Geräuschverringerung als ein herkömmliches Gebläse mit dem Durchmesser 410.

In der Fig. 2 erstreckt sich eine Bezugslinie entlang den vorderen 2/5-teln des Flügelquerschnitts. Diese Bezugsli­ nie ist in einer derartigen Richtung gebogen, daß die Flügel verdreht sind, und ferner auch zwischen der Nabe und dem Ring zu der Einlaßseite des Gebläses hin gebogen. Diese besondere Ausführung des Kühlgebläses wird als "Bo­ gengebläse" bezeichnet und ergibt eine geringere Geräusch­ entwicklung als ein herkömmliches Gebläse mit einer gera­ den Bezugslinie.

Als nächstes wird auf die Fig. 4 Bezug genommen. Es ist offensichtlich, daß eine Gegenströmung D umso geringer ist, je größer der Wert von D ₂ ist. Der Wert D ₂ kann jedoch nicht beliebig vergrößert werden. Dies beruht auf dem Umstand, daß dann, wenn der Wert D ₂ einen oberen Grenzwert übersteigt, das Anbringen des Gebläses an einem Fahrzeugteil schwierig ist. Die Fig. 5 zeigt Geräuschpegel als Funktion des Werts D ₂/(D ₁ + 2C) in einem typischen Kühlsystem. Aus der Fig. 5 ist ersichtlich, daß die Ge­ räuschpegel im wesentlichen konstant sind, wenn der Wert D ₂/(D ₁ + 2C) größer als 0,97 ist.

Obgleich ein oberer Grenzwert für D ₂/(D ₁ + 2C) entspre­ chend der Art eines Motorfahrzeugs festzulegen ist, in das ein Kühlsystem einzubauen ist, wurde bei dem vorzugsweise gewählten Ausführungsbeispiel der Erfindung der obere Grenzwert experimentell auf 1,04 festgelegt.

Falls gemäß der Darstellung in Fig. 6 der Wert R/D ₁ klein ist, kann die Kühlluft auf gesonderte Weise über die gegenüberliegenden Seiten des Rings 13 streichen oder auf den Ring 13 treffen. Dies ergibt eine geringere Luftmenge bzw. einen geringeren Luftdurchsatz und eine stärkere Geräuschentwicklung. Falls andererseits gemäß Fig. 7 der Wert R/D ₁ groß ist, wird ein schräger Luftstrom eingeengt. Infolgedessen prallt die Luft auf einen Motorblock oder zugehörige Teile. Dies verursacht eine Steigerung der störenden Geräuschentwicklung, eine Erhöhung des Luftwi­ derstands in dem Lüftersystem und eine Verringerung der Luftmenge bzw. des Luftdurchsatzes. Die Fig. 8 zeigt Ge­ räuschpegel in bezug auf Werte R/D _1. Aus der Fig. 8 ist ersichtlich, daß das Gebläse wenig Geräusch entwickelt, wenn der Wert R/D ₁ in dem Bereich 0,05 bis 0,08 liegt.

Gemäß Fig. 9 hat der Wert t/B geringen Einfluß auf die Geräuschpegel. Dies beruht auf dem Umstand, daß die Luftströmung innerhalb des Rings kaum von der Ummantelung beeinflußt wird. Erfindungsgemäß wird ein Wert t/B in dem Bereich von 0,17 bis 0,70 gewählt. Diese Gestaltung ermög­ licht es, die Geräuschentwicklung des Gebläses in einem beträchtlichen Ausmaß zu verringern.

Es wird ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine be­ schrieben, das ein Gebläse mit einer an ein Leistungsauf­ nahmeglied gekuppelten Nabe, einer Vielzahl von im wesent­ lichen radial von der Nabe abstehenden Flügeln und einem mit der Nabe koaxialen und einstückig um die Flügel herum ausgebildeten dünnen zylindrischen Ring sowie eine Umman­ telung aufweist, die mit einem Zwischenabstand um das Gebläse herum angeordnet ist. Der Ring hat an seiner Eintrittsseite einen zylindrischen Abschnitt und ist an seiner Austrittsseite mit einer Krümmung nach außen zu gebogen. Die Relativanordnung des Gebläses mit dem Ring und der Ummantelung wird derart gewählt, daß ein Verhält­ nis (maximaler Ringdurchmesser)/(Durchmesser des zylindri­ schen Abschnitts des Rings + 2× Zwischenabstand) in dem Bereich von 0,97 bis 1,04 festgelegt wird, daß ein Ver­ hältnis (Krümmungsradius)/(Durchmesser des zylindrischen Abschnitts des Rings) in dem Bereich von 0,05 bis 0,08 festgelegt wird und daß die Länge der Überlappung der Ummantelung mit dem Ring im Verhältnis zu der axialen Ringbreite in dem Bereich von 0,17 bis 0,70 festgelegt wird.

Claims (2)

1. Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch ein Gebläse (10), das eine mit einem Leistungseinga­ beglied gekuppelte Nabe (15), mehrere im wesentlichen radial von der Nabe abstehende Flügel (14) und einen mit der Nabe koaxialen und einstückig um die Flügel herum ausgebildeten dünnen zylindrischen Ring (13) aufweist, und durch eine um das Gebläse herum unter einem Zwischenab­ stand (C) angeordnete Ummantelung, wobei der Ring an sei­ ner Eintrittsseite einen zylindrischen Abschnitt hat und an seiner Austrittsseite mit einer Krümmung nach außen zu gebogen ist, und wobei die Relativanordnung des Gebläses mit dem Ring und der Ummantelung derart gewählt ist, daß ein Verhältnis (maximaler Ringdurchmesser)/(Durchmesser des zylindrischen Abschnitts des Rings + 2× Zwischenab­ stand) in einem Bereich von 0,97 bis 1,04 liegt, daß ein Verhältnis (Krümmungsradius)/(Durchmesser des zylindri­ schen Abschnitts des Rings) in einem Bereich von 0,05 bis 0,08 liegt und daß ein Verhältnis (Überlappung zwischen der Ummantelung und dem Ring)/(axiale Ringbreite) in einem Bereich von 0,17 bis 0,70 liegt.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (14) des Gebläses (10) derart ausgebildet sind, daß eine Bezugslinie, die sich längs des 2/5-tels des Blattquerschnitts erstreckt, in einer derartigen Richtung gebogen ist, daß das Blatt verdreht ist, und zwischen der Nabe (15) und dem Ring (13) zu der Einlaßseite des Geblä­ ses hin gebogen ist.